Design und Installationstechnologie für Bodensolarmontagesysteme

Ein Boden-Solarmontagesystem ist der strukturelle Rahmen, der zur Installation von Photovoltaikmodulen (PV) auf offenem Gelände verwendet wird. Ein ordnungsgemäß konzipiertes System verbindet Solarmodule mit Fundamenten und überträgt strukturelle Lasten sicher auf den Boden, während die erforderliche Modulausrichtung, der Neigungswinkel und die Array-Geometrie beibehalten werden.

Bodenmontierte Solarsysteme werden häufig in gewerblichen, industriellen und großtechnischen Photovoltaikprojekten eingesetzt, da sie im Vergleich zu vielen Dachanwendungen eine größere Flexibilität bei der Standortaufteilung, der Array-Ausrichtung und der Systemkapazität bieten.

Der Entwurf und die Installation eines Boden-Solarmontagesystems umfasst im Allgemeinen sechs Hauptphasen: Standortbewertung, Strukturentwurf, Fundamentauswahl, Installation der Montagestruktur, Installation von PV-Modulen und Endkontrolle.

Was ist ein Bodensolarmontagesystem?

Bei einem Boden-Solarmontagesystem handelt es sich um eine PV-Montagekonstruktion, die direkt auf dem Boden und nicht auf dem Dach eines Gebäudes installiert wird.

Eine typische Freiflächen-Solaranlage besteht aus:

• Solar-PV-Module

• Montageschienen

• Balken oder Querträger

• Vordere und hintere Pfosten

• Mittelklemmen und Endklemmen

• Strukturelle Verbindungs- und Verbindungselemente

• Erdschrauben, Pfähle oder Betonfundamente

• Elektrische und Erdungsschnittstellen

Die Montagekonstruktion trägt die Solarmodule und überträgt Lasten, die durch Modulgewicht, Wind, Schnee und andere Umwelteinflüsse entstehen, auf das Fundament und den Boden.

Bei großen Photovoltaikprojekten wird das Montagesystem normalerweise entsprechend den Standortbedingungen, den Modulspezifikationen, der Array-Konfiguration und den geltenden örtlichen Baunormen konstruiert.

Schlüsselfaktoren beim Design von Boden-Solarmontagesystemen

Ein zuverlässiges Boden-Solarmontagesystem beginnt mit einer standortspezifischen Planung und nicht mit der Auswahl einer Standardkonstruktion ohne Bewertung der Installationsumgebung.

1. Standort- und Geländebewertung

Vor dem Entwurf der Montagestruktur sollte der Projektstandort auf folgende Aspekte untersucht werden:

• Gelände und Hang

• Bodeneigenschaften

• Grundwasserverhältnisse

• Windgeschwindigkeit

• Schneelast

• Seismische Bedingungen

• Hochwasserrisiko

• Korrosionsumgebung

• Vegetation und Entwässerung

• Zugang für Baumaschinen

Die Geländebedingungen haben direkten Einfluss auf die Auswahl des Fundaments, die Pfostenlänge, die Array-Anordnung und die Installationsmethoden.

Für relativ flache Standorte können oft Standard-Bodenmontagekonstruktionen mit fester Neigung verwendet werden. Gefälle oder unebene Standorte können individuelle Pfostenhöhen, anpassbare Strukturen oder unterschiedliche Fundamentkonfigurationen erfordern.

2. Solarmodul-Layout

Das Modullayout bestimmt die Geometrie des gesamten Bodensolarmontagesystems.

Zu den wichtigsten Parametern gehören:

• Modulabmessungen

• Modulorientierung

• Hoch- oder Querformatinstallation

• Anzahl Module pro Reihe

• Reihenabstand

• Neigungswinkel

• Beschattung zwischen den Reihen

• Wartungszugang

• Kabelführung

Das Layout sollte ein Gleichgewicht zwischen Landnutzung, Solarenergieproduktion, Baueffizienz und Wartungsanforderungen herstellen.

Ein ausreichender Reihenabstand ist besonders wichtig, da ein unzureichender Abstand die Verschattung zwischen den Reihen verstärken und die Wartung erschweren kann.

3. Neigungswinkel und Ausrichtung

Der Neigungswinkel bestimmt den Winkel zwischen der PV-Moduloberfläche und der horizontalen Ebene.

Ein Bodenmontagesystem mit fester Neigung verwendet normalerweise einen vorgegebenen Winkel, der auf folgenden Faktoren basiert:

• Projektspielraum

• Solarressource

• Ziele der Energieerzeugung

• Landverfügbarkeit

• Windverhältnisse

• Schneeansammlung

• Modultechnik

Einige Bodenmontagesysteme unterstützen auch einstellbare Neigungswinkel. Einstellbare Systeme können eine größere Flexibilität bieten, wenn Projektbedingungen Änderungen der Modulneigung erfordern.

4. Berechnung der strukturellen Belastung

Bei der Konstruktionsplanung sollten alle relevanten Belastungen berücksichtigt werden, die auf die Solarmontagestruktur einwirken.

Zu den typischen Auslegungslasten gehören:

Totlast

Zur Eigenlast gehört das Gewicht von:

• PV-Module

• Rails

• Balken

• Beiträge

• Klemmen

• Befestigungselemente

• Andere Strukturkomponenten

Windlast

Wind kann sowohl Abwärtsdruck als auch Auftriebskräfte auf Solarmodule und Montagestrukturen erzeugen.

Bei der strukturellen Gestaltung sollten die lokale Windgeschwindigkeit, die Modulneigung, die Array-Geometrie, die Geländekategorie und andere anwendbare technische Parameter berücksichtigt werden.

Schneelast

In Regionen mit starkem Schneefall muss die Montagekonstruktion so ausgelegt sein, dass sie der jeweiligen Schneelast standhält und gleichzeitig die Schneeansammlung auf geneigten PV-Modulen berücksichtigt.

Seismische Belastung

Projekte in erdbebengefährdeten Regionen erfordern möglicherweise zusätzliche strukturelle Berechnungen und Fundamentüberlegungen.

Der endgültige Entwurf sollte den geltenden örtlichen Bauvorschriften, PV-Strukturstandards und projekttechnischen Anforderungen entsprechen.

Optionen für Boden-Solar-Montagefundamente

Das Fundament ist einer der wichtigsten Teile einer PV-Freiflächenanlage, da es strukturelle Lasten in den Boden überträgt.

Das geeignete Fundament hängt von den Bodenbedingungen, den strukturellen Belastungen, der Bauausrüstung, dem Projektumfang und den örtlichen Vorschriften ab.

Erdungsschraubenfundament

Eine Solar-Erdschraube ist ein spiralförmiges Stahlfundament, das mechanisch in den Boden eingebaut wird.

Erdungsschrauben können geeignet sein, wenn die Bodenverhältnisse eine Schraubeninstallation zulassen und das Projekt einen relativ schnellen Fundamentinstallationsprozess erfordert.

Mögliche Vorteile sind:

• Reduzierter Betonverbrauch

• Schnelle Installation

• Weniger nasse Bauarbeiten

• Geeignet für ausgewählte Bodenverhältnisse

• Möglicherweise einfacherer Umzug oder Umzug

Kseng bietet verschiedene Arten von Solar-Erdungsschrauben an, darunter gängige, verstellbare und große Blattkonfigurationen.

Die Auswahl der Erdungsschraube sollte jedoch auf tatsächlichen Bodenuntersuchungen und projektspezifischen Belastungsberechnungen basieren, anstatt für jeden Standort eine Schraubenkonfiguration zu verwenden.

Rammpfahlgründung

Bei Pfahlgründungen werden in den Boden gerammte Stahlpfosten verwendet, um die strukturelle Unterstützung für das PV-Montagesystem zu schaffen.

Rammpfähle werden häufig für große Freiflächen- und Solarprojekte im Versorgungsmaßstab in Betracht gezogen, bei denen geeignete Bodenbedingungen und Baumaschinen verfügbar sind.

Die Pfahllänge und das Pfahlprofil sollten bestimmt werden nach:

• Bodeneigenschaften

• Erforderliche Einbettungstiefe

• Strukturelle Belastungen

• Windverhältnisse

• Korrosionsanforderungen

• Installationsmethode

Die Pfahlbodenmontagelösungen von Kseng sind für unterschiedliche Geländebedingungen konzipiert und können je nach Projektkonfiguration Erdschrauben- oder Betonpfahlfundamente verwenden.

Betonfundament

Betonfundamente können eine stabile Fundamentlösung für bodenmontierte Solaranlagen darstellen , insbesondere wenn die Bodenverhältnisse oder Projektanforderungen Rammfundamente ungeeignet machen.

Ein Betonfundamentsystem kann in Betracht gezogen werden für:

• Schwierige Bodenverhältnisse

• Hohe strukturelle Belastungen

• Bestimmte felsige Standorte

• Projekte, die technische Betonfundamente erfordern

Ksengs Bodenmontagestruktur für Betonfundamente verwendet AL6005-T5-Aluminiumkomponenten und ist für Solaranwendungen im Versorgungsmaßstab sowie für gewerbliche und industrielle Zwecke geeignet.

Komponenten der Boden-Solarmontagestruktur

Eine typische Bodenmontagestruktur für Solaranlagen besteht aus mehreren miteinander verbundenen Komponenten.

Beiträge

Pfosten übertragen Lasten vom Oberbau auf das Fundament.

Sie bestimmen auch die Höhe des PV-Generators und helfen dabei, die erforderliche Modulgeometrie einzuhalten.

Balken

Balken verbinden die Pfosten und tragen die Schienen.

Sie verteilen strukturelle Lasten auf die Montagestruktur und halten die Ausrichtung der Solaranlage aufrecht.

Rails

Schienen bieten die direkte Montageschnittstelle für die PV-Module.

Sie werden üblicherweise mit Trägern verbunden und mit Modulklemmen befestigt.

Mittelklemmen und Endklemmen

Mittelklemmen sichern benachbarte Module entlang der Schiene, während Endklemmen die Außenkanten des Modulfelds sichern.

Verbindungselemente und Verbindungselemente

Schrauben, Muttern, Unterlegscheiben und Strukturverbinder verbinden die einzelnen Komponenten zu einer kompletten PV-Montagestruktur.

Bei der Auswahl von Verbindungselementen und Verbindungselementen sollten Materialverträglichkeit und Korrosionsbeständigkeit berücksichtigt werden.

Die Produktpalette von Kseng für PV-Montagestrukturen umfasst Säulen, Träger, Schienen und Verbinder als wichtige Strukturkomponenten von PV-Montagesystemen.

Installationsprozess für Boden-Solarmontagesysteme

Der Installationsprozess sollte den genehmigten Strukturzeichnungen und projektspezifischen Installationsanweisungen folgen.

Schritt 1: Standortvorbereitung

Vor der Installation:

1. Bestätigen Sie die Standortgrenze.

2. Überprüfen Sie die Montageanordnung.

3. Fundamentpositionen markieren.

4. Zufahrtswege prüfen.

5. Entfernen Sie ggf. Hindernisse.

6. Bestätigen Sie die Bodenhöhe und die Geländebedingungen.

Eine genaue Standortvorbereitung trägt dazu bei, kumulative Installationsfehler bei großen PV-Anlagen zu verhindern.

Schritt 2: Fundamentinstallation

Installieren Sie das ausgewählte Fundament gemäß dem technischen Entwurf.

Bei Erdungsschrauben treibt die Installationsausrüstung die Schraube in die angegebene Tiefe und Position.

Bei Pfählen werden die Pfosten auf die erforderliche Verankerungstiefe gerammt.

Bei Betonfundamenten sollten Aushub, Bewehrung, Betoneinbringung und -aushärtung den genehmigten technischen Spezifikationen entsprechen.

Die Positionierung des Fundaments und die Einbautoleranzen sollten vor der Montage der oberen Montagestruktur überprüft werden.

Schritt 3: Installieren Sie Pfosten und Balken

Nachdem das Fundament fertiggestellt ist, installieren Sie die Pfosten und verbinden Sie sie mit den Balken.

In dieser Phase sollten Installateure Folgendes überprüfen:

• Post-Ausrichtung

• Elevation

• Vertikalität

• Abstand

• Bolzenverbindungen

• Array-Ausrichtung

Eine genaue strukturelle Ausrichtung ist wichtig, da sich bei langen Reihen kleine Positionierungsfehler ansammeln können.

Schritt 4: Solarmontageschienen installieren

Montieren Sie die Montageschienen entsprechend der genehmigten Modulanordnung an den Trägern.

Die Schienen sollten ausgerichtet sein, um eine gleichmäßige Montagefläche für die PV-Module zu bieten.

Überprüfen Sie vor der Installation der Module den Schienenabstand, die Verbindungspunkte und die Installation der Befestigungselemente.

Schritt 5: PV-Module installieren

Positionieren Sie die PV-Module entsprechend dem genehmigten Array-Layout.

Verwenden Sie Mittelklemmen und Endklemmen, um die Module an den Montageschienen zu befestigen.

Während der Installation sollten Installateure Folgendes überprüfen:

• Modulausrichtung

• Klemmposition

• Anziehen der Befestigungselemente

• Modulabstand

• Kabelführung

• Möglicher Kontakt zwischen Modulen und Strukturbauteilen

Schritt 6: Endkontrolle

Das fertige Montagesystem sollte vor der Inbetriebnahme überprüft werden.

Die Inspektion sollte Folgendes umfassen:

• Stiftungsposition

• Strukturelle Ausrichtung

• Montage der Befestigungselemente

• Klemmmontage

• Modulposition

• Elektrische Erdung

• Kabelmanagement

• Strukturelle Schäden

• Korrosionsschutz

• Sicherheitsbedingungen vor Ort

Eventuelle Installationsprobleme sollten behoben werden, bevor die PV-Anlage in Betrieb genommen wird.

So wählen Sie das richtige Boden-Solar-Montagesystem aus

Es gibt keine einheitliche Montagekonstruktion, die für jedes Solarprojekt geeignet ist.

Bei der Auswahl sollten fünf Hauptfaktoren berücksichtigt werden.

Bodenbedingungen

Mithilfe der Bodenuntersuchung lässt sich feststellen, ob Erdschrauben, Rammpfähle oder Betonfundamente geeignet sind.

Umweltbelastungen

Wind, Schnee und seismische Bedingungen beeinflussen die Tragwerksplanung und die Fundamentanforderungen.

Terrain

Flaches, geneigtes und unebenes Gelände kann unterschiedliche strukturelle Konfigurationen erfordern.

Projektumfang

Bei Wohn-, Gewerbe-, Industrie- und Versorgungsprojekten können unterschiedliche Anforderungen an Installationsgeschwindigkeit, strukturelle Kapazität und Kostenoptimierung gestellt werden.

Materialauswahl

Aluminium und Stahl werden häufig in PV-Montagekonstruktionen verwendet.

Aluminium bietet eine leichte und korrosionsbeständige Option für viele PV-Anwendungen, während verzinkter Stahl eine hohe strukturelle Festigkeit bietet und häufig für Freilandkonstruktionen verwendet wird.

Das geeignete Material sollte entsprechend den strukturellen Anforderungen, den Umgebungsbedingungen, den Installationsmethoden und der Projektökonomie ausgewählt werden.

Wie Kseng die Bodensolarmontage angeht

Kseng bietet Solarmontage- und Nachführungslösungen für PV-Anwendungen im privaten, gewerblichen, industriellen und Versorgungsbereich.

Die Produktpalette umfasst Bodenmontagesysteme, Solarpark-Montagesysteme, Solar-Erdschrauben und Solar-Tracking-Systeme.

Die Bodenmontagelösungen von Kseng umfassen verschiedene Struktur- und Fundamentkonfigurationen für projektspezifische Anforderungen. Sein Pfahlbodenmontagesystem ist beispielsweise für flache, unebene und geneigte Geländeverhältnisse konzipiert und unterstützt individuelle Abmessungen.

Für Projekte, die Betonfundamente erfordern, bietet Kseng auch Bodenmontagestrukturen aus Aluminium AL6005-T5 an, die für kommerzielle, industrielle und Versorgungsanwendungen konzipiert sind.

Die endgültige Montagestruktur sollte immer entsprechend dem Projektstandort, lokalen Standards, Modulspezifikationen und strukturellen Belastungsanforderungen ausgewählt und konstruiert werden.

Checkliste für das Design von Boden-Solarmontagesystemen

Vor Beginn der Installation sollten Projektteams Folgendes überprüfen:

Häufig gestellte Fragen

Was ist ein Boden-Solarmontagesystem?

Ein Boden-Solarmontagesystem ist ein strukturelles System zur Installation von Photovoltaikmodulen auf dem Boden. Dazu gehören normalerweise Fundamente, Pfosten, Balken, Schienen, Klammern und Befestigungselemente.

Welches Fundament eignet sich am besten für eine Freiflächen-Solaranlage?

Das geeignete Fundament hängt von den Bodenbedingungen, den strukturellen Belastungen, dem Gelände, den Umgebungsbedingungen und den örtlichen technischen Anforderungen ab. Übliche Optionen sind Erdschrauben, Rammpfähle und Betonfundamente.

Sind bodenmontierte Solarmodule besser als Solarmodule auf dem Dach?

Freiflächen- und Dach-PV-Anlagen bedienen unterschiedliche Standortbedingungen. Bodenmontierte Systeme können eine größere Flexibilität bei der Ausrichtung, Neigung und Anordnung der Arrays bieten, während Dachsysteme den vorhandenen Gebäuderaum nutzen können. Die geeignete Lösung hängt vom Projektstandort und den technischen Anforderungen ab.

Wie tief sollte eine Solarerdungsschraube eingebaut werden?

Eine universelle Einbautiefe gibt es nicht. Die erforderliche Tiefe hängt von den Bodeneigenschaften, den strukturellen Belastungen, der Schraubenkonstruktion und den örtlichen technischen Anforderungen ab. Zur Ermittlung der projektspezifischen Einbautiefe sollte eine Bodenuntersuchung und statische Berechnung herangezogen werden.

Welche Materialien werden für Boden-Solarmontagestrukturen verwendet?

Zu den gängigen Materialien gehören Aluminiumlegierungen, verzinkter Stahl und Verbindungselemente aus Edelstahl. Die Materialauswahl hängt von den strukturellen Anforderungen, der Umweltbelastung, den Korrosionsbedingungen und dem Projektdesign ab.

Wie lange hält ein Boden-Solarmontagesystem?

Die Lebensdauer hängt von konstruktiver Gestaltung, Materialqualität, Korrosionsschutz, Einbauqualität und Umgebungsbedingungen ab. Richtig konstruierte und gewartete PV-Montagesysteme sind für den langfristigen Betrieb im Freien ausgelegt.

Was sollte vor der Installation eines Bodensolarmontagesystems überprüft werden?

Das Projektteam sollte vor dem Bau die Standortuntersuchung, die Bodenverhältnisse, die Strukturberechnungen, die Fundamentkonstruktion, die Modulanordnung, die Wind- und Schneelasten, die Installationszeichnungen und die geltenden örtlichen Normen prüfen.

Abschluss

Das Design von Freiflächen-Solarmontagesystemen ist eine Kombination aus Tragwerksplanung, Fundamentbau, PV-Layoutplanung und Installationstechnik.

Ein zuverlässiges System beginnt mit einer detaillierten Standortbewertung und setzt sich fort über die Auswahl des Fundaments, den strukturellen Entwurf, die präzise Installation und die Endkontrolle.

Für kommerzielle, industrielle und groß angelegte PV-Projekte sollte das Montagesystem entsprechend den tatsächlichen Standortbedingungen konstruiert werden und nicht auf einer Einheitskonfiguration basieren.

Durch die Kombination geeigneter Fundamenttechnologie, korrosionsbeständiger Materialien, präziser Konstruktionsplanung und effizienter Installationsmethoden kann eine Freiflächen-PV-Anlage eine stabile strukturelle Plattform für die langfristige Solarenergieerzeugung bieten.